WO2008003399A1 - Hf-messvorrichtung, verfahren zu deren kalibrierung sowie verfahren zum bestimmen von streuparametern mit dieser hf-messvorrichtung - Google Patents

Hf-messvorrichtung, verfahren zu deren kalibrierung sowie verfahren zum bestimmen von streuparametern mit dieser hf-messvorrichtung Download PDF

Info

Publication number
WO2008003399A1
WO2008003399A1 PCT/EP2007/005393 EP2007005393W WO2008003399A1 WO 2008003399 A1 WO2008003399 A1 WO 2008003399A1 EP 2007005393 W EP2007005393 W EP 2007005393W WO 2008003399 A1 WO2008003399 A1 WO 2008003399A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
coupling
measuring
signal
calibration
electrical line
Prior art date
Application number
PCT/EP2007/005393
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Thomas Zelder
Original Assignee
Rosenberger Hochfrequenztechnik Gmbh & Co. Kg
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Rosenberger Hochfrequenztechnik Gmbh & Co. Kg filed Critical Rosenberger Hochfrequenztechnik Gmbh & Co. Kg
Priority to US12/307,075 priority Critical patent/US8452565B2/en
Priority to CN2007800239646A priority patent/CN101479614B/zh
Priority to DE502007006317T priority patent/DE502007006317D1/de
Priority to JP2009516944A priority patent/JP5612306B2/ja
Priority to EP07726079A priority patent/EP2035843B1/de
Priority to AT07726079T priority patent/ATE496309T1/de
Priority to CA2658101A priority patent/CA2658101C/en
Publication of WO2008003399A1 publication Critical patent/WO2008003399A1/de
Priority to HK09111550.0A priority patent/HK1131663A1/xx

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R27/00—Arrangements for measuring resistance, reactance, impedance, or electric characteristics derived therefrom
    • G01R27/28—Measuring attenuation, gain, phase shift or derived characteristics of electric four pole networks, i.e. two-port networks; Measuring transient response
    • G01R27/32—Measuring attenuation, gain, phase shift or derived characteristics of electric four pole networks, i.e. two-port networks; Measuring transient response in circuits having distributed constants, e.g. having very long conductors or involving high frequencies
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R35/00—Testing or calibrating of apparatus covered by the other groups of this subclass

Definitions

  • the invention relates to a method for calibrating a high - frequency measuring device (HF measuring device) with N measuring ports, where N is an integer> 1, in particular a vector network analyzer, for determining scattering parameters of a measuring object with an n - port measurement, where n is a whole Number> 1, wherein a high-frequency test signal (RF test signal) is fed into a first electrical line connected to the measurement object or to a circuit containing the measurement object, wherein for each port a second electrical line connected to the measurement object, in particular one planar line, at a first coupling position and at a distance from the first coupling position second coupling position via the second electrical line running high-frequency signal (RF signal) is coupled, wherein from the two coupled out at the two coupling points RF signals in each gate each per Measuring or coupling point an amplitude and / or egg ne phase with respect to the RF test signal of a running on the second electrical line to the measurement object RF signal and running away on the second electrical line from the measurement object
  • the invention further relates to a method for determining scattering parameters of a measurement object with an n-port measurement, where n is an integer ⁇ 1, by means of a high-frequency measurement device (HF measurement device) with N measurement ports, where N is an integer> 1 in which a high-frequency test signal (RF test signal) is fed to a first electrical line connected to the test object or to a circuit containing the test object, wherein for each gate of a connected to the measuring object second electrical line, in particular a planar line, at a first coupling position and at a spaced from the first coupling position second coupling position of the second electrical line via the second electrical line running high-frequency signal (RF signal) is coupled, wherein the two coupled at the two coupling points RF signals in each port each coupling point an amplitude and / or phase with respect to the RF test signal of a running on the second electrical line to the measurement object RF signal and one on the second electrical line of The RF signal running away from the measurement object is determined and from this scattering parameters of the
  • the invention relates to an RF measuring device for determining scattering parameters of a measurement object, in particular vector network analyzer, with N measurement gates, where N is an integer> 1, and having a source for an RF test signal, which is connected to a first electrical signal connected to the measurement object Line is connectable, according to the preamble of claim 17.
  • non-contact measuring probes By means of non-contact measuring probes, a part of the complex signal energy on a planar, electrical transmission line in front of and behind the to be measured
  • the invention is based on the object, a method and an RF measuring device of the above. To improve the type of measurement accuracy over a wide range.
  • the HF signal running on the second electrical line is coupled out at at least three mutually spaced coupling positions, wherein for each pairwise combination of the at least three coupling positions at least one scattering parameter for at least one frequency of the RF test signal is determined, wherein the values for the at least one scattering parameter determined for all pairwise combinations at a frequency of the RF test signal the value known for the calibration standard for this at least one scattering parameter, wherein the pairwise combination of coupling positions as preferred for this frequency for measurements on unknown measurement objects first and second Koppelpositio n is stored at which the difference between the value of the specific scattering parameter and the scattering parameter known for the calibration standard is lowest.
  • the calibration method used is the SOL method with the calibration standards “short”, “open” and “load” or the 8-term or 12-term method or a multi-port calibration method.
  • the calibration method used is the SOLT, LLR, TRM, TAN, TLN or LNN method.
  • the coupling out of the RF signal at the coupling points is preferably contactless, for example capacitive or inductive or simultaneously capacitive and inductive or by means of an electro-optical measuring method, by force microscopy or by means of an electromagnetic Measuring method performed.
  • any contactless and / or contact-based method is suitable which determines the electromagnetic wave in magnitude and phase.
  • Another additional coupling point is obtained in a simple manner, for example, in that in addition the coupled out of the second electrical line RF signals from at least two coupling points combined to form an RF signal by means of at least one mathematical arithmetic operation and / or at least one algorithm, in particular summed or subtracted , and only then be transferred to the measuring gate for further signal processing.
  • a probe is used, which is sequentially positioned at the coupling positions.
  • two or more, in particular a number of measuring probes corresponding to the coupling positions are used per measuring port.
  • a further improvement in the accuracy of the measurement results is obtained by performing, for each frequency of the RF test signal, in addition to determining the scattering parameters using the stored pairwise combination of the coupling positions, a determination of the scattering parameters with one or more pairwise combinations of coupling positions Calibration according to at least one of claims 1 to 11, having the next greater difference between the value of the determined scattering parameter and the scattering parameter known for the calibration standard than the stored pairwise combination of coupling positions;
  • an average value for the respective scattering parameter is calculated from all values determined for a frequency of the RF test signal for a respective scattering parameter. This reduces the influence of a measurement error, for example due to a wrongly positioned coupling position in comparison to the position during the calibration.
  • the o.g. It is inventively provided that for at least one of the test ports at least three mutually spaced coupling positions for decoupling on a connected to the measurement object second electrical line, in particular a planar line, current RF signal are provided.
  • a separate measuring probe arranged at the respective coupling position is provided for each coupling position.
  • a single measuring probe and a device for moving this measuring probe to the coupling positions are provided for each measuring port.
  • a number of probes is provided for each test port, which is greater than or equal to two equal to the number of coupling positions minus one, wherein the RF measuring device has at least one device for moving at least one of the probes to different coupling positions.
  • At least one measuring probe is designed as a contactless or contact-type measuring probe.
  • At least one of the measuring probes is capacitive or inductive or simultaneously capacitive and inductive or by means of a Electro-optical measuring method, auskoppelnd by force microscopy or by means of an electromagnetic measuring method.
  • FIG. 4 shows a schematic circuit diagram of a first preferred embodiment of an inventive RF measuring device with a 2-port vector network analyzer
  • FIG. 5 shows a schematic circuit diagram of a second preferred embodiment of an HF measuring device according to the invention with a 4-port vector network analyzer.
  • the simulation model of a one-port measurement according to the invention shown in FIG. 1 comprises a signal source 10, which feeds an RF test signal with a power level of 1 dBm into an electrical line 12 in the form of a lossless 50 ⁇ line.
  • the contactless, in this example, capacitive coupling at three coupling positions 14, 16, 18 is modeled by three ideal capacitors 20, 22, 24.
  • the capacitive coupling at the coupling positions 14, 16, 18 is merely exemplary. It is also possible to mix inductive couplings or capacitive coupling and inductive coupling, or any other type of coupling.
  • the decoupled voltages are determined on receivers in the form of measuring points ITi 1 26, m 2 28 and m 3 30 by means of 50 ⁇ systems.
  • a measuring object 34 also called DUT (Device Under Test) is connected to the electrical line 12.
  • a first section 36 of the electrical line 12 between the first coupling point 14 and the second coupling point 16 has a length U
  • a second section 38 of the electrical line 12 between the second coupling point 16 and the third coupling point 18 has a length I 2
  • a third Section 40 of the electrical line 12 between the third coupling point 18 and the measurement object 34 has a length I 3 .
  • a conventional calibration for example a SOL calibration, is deposited.
  • a further calibration of the RF measuring device is deposited, which is described below:
  • the value for the scattering parameter Sn is determined. This is just an example. It can also be another scatter parameter and another
  • Calibration standard can be used. It is only important that for the calibration standards used as DUT, the expected value for the measured
  • a first graph 46 illustrates the values for ISnI in dB over the frequency when using the first and second coupling points 14, 16, ie for the measuring points mi 26 and m 2 28, a second graph 48 for the values for ISnI in dB over the frequency when using the second and third coupling point 16, 18, so for the measuring points m 2 28 and m 3 30 and a third graph 50, the values for ISnI in dB over the frequency when using the first and third coupling point 14, 18, ie for the Measuring points r ⁇ ii 26 and m 3 30.
  • the distances h and I 2 between the coupling points 14, 16 and 18 are just chosen so that the maxima of the graphs 46, 48 and 50 do not overlap.
  • the pairwise combination of two coupling points 14, 16, 18 for which the scattering parameter ISnI in dB has the smallest distance or the smallest difference from the expected value for ISn I in dB, ie, in dB, is determined for each frequency point having the lowest value in the present example.
  • This coupling position pair is stored for the corresponding frequency point as a preferred coupling position pair and used in a subsequent measurement of an unknown measurement object or DUT at the respective frequency.
  • This method will be referred to as "diversity calibration” below. Accordingly, the SOL calibration is stored at 52 and the diversity calibration at 54. Overall, 55 denotes the DSOL, ie the diversity SOL calibration.
  • the system dynamics resulting from this diversity calibration are shown in FIG. On the vertical axis 42, the scattering parameter ISnI is plotted in dB and the horizontal axis is the frequency in GHz. It is immediately apparent that diversity dynamics dramatically improved system dynamics at critical frequencies. By efficiently selecting the distances of the coupling points 14, 16 and 18, a gain of 70 dB at 6.8 GHz can be achieved be achieved. Furthermore, the diversity calibration results in an extended frequency range for the usability of the measuring arrangement.
  • FIG. 4 An exemplary first preferred embodiment of an inventive RF measuring device based on a 2-port vector network analyzer 56 is shown in FIG. 4.
  • the 2-port vector network analyzer 56 comprises the signal source 10 for an RF test signal, a first switch 58 and four measuring points mi 60, r ⁇ i2 62, m 3 64 and m 4 66, two each per test port.
  • the first switch 58 selectively connects the signal source 10 to electrical leads in the form of front and rear planar lines 68, 70 which open into the DUT 34 from different sides so that the test signal can be coupled in front of and behind the DUT 34.
  • the conventional connection of the measuring points mi 60, m 2 62, m 3 64 and m 4 66 with internal coupling structures of the 2-port vector network analyzer 56 for coupling the back and forth wave on the electrical line 12 within the 2-port vector network analyzer 56th is disconnected.
  • the first and second measuring points Im 1 60, m 2 62 via a second switch 72 with the first port of the 2- Tor vector network analyzer 56 associated five measuring probes 74 selectively connected such that always ever one of the measuring probes 74 with the first measuring point mi 60 and another of the measuring probes 74 is connected to the second measuring point m 2 62.
  • a third switch 76 is provided, which optionally the second port of the 2-port vector network analyzer 56 associated another five measuring probes 78 with the third and fourth measuring point m 3 64, m 4 66 connects such that always one of the measuring probes 78 with the third measuring point m 3 64 and one of the other measuring probes 78 is connected to the fourth measuring point m 4 66.
  • Switches 72, 76 and measuring probes 74, 78 are each arranged on a substrate 80.
  • the probes 74 associated with the first port of the 2-port vector network analyzer 56 are located near the front planar line 68 for coupling out an RF signal at various coupling locations from the front planar line 68, while those for the second port of the 2-port vector network analyzer 56 associated measuring probes 78 are arranged near the rear planar line 70 in order to decouple at different coupling points from the rear planar line 70, an RF signal.
  • the switches 72, 76 realize the selection of Paired arrangements of the coupling positions at which the measuring probes 74 and 78 are located.
  • a control device 82 controls the 2-port vector network analyzer 56 as well as the switches 72 and 76 via a voltage source 84.
  • FIG. 1 An exemplary first preferred embodiment of an RF measuring device based on a 4-port vector network analyzer 90 according to the invention is shown in FIG.
  • the 4-port vector network analyzer 90 comprises the signal source 10 for an RF test signal, the first switch 58 and eight measurement points mi 92, m 2 94, m 3 96, m 4 98, m 5 100, m 6 102, m 7 104 and m 8 106, two per gate.
  • the first four measuring points r ⁇ ii 92, m 2 94, m 3 96 and m 4 98 are each connected to one of the measuring probes 74, which are arranged at coupling positions on the front planar line 68.
  • the second four measuring points m 5 100, m 6 102, m 7 104 and m 8 106 are each connected to one of the measuring probes 78, which are arranged at coupling positions on the rear planar line 70.
  • the eight measuring points In 1 92, m 2 94, m 3 96, m 4 98, m 5 100, m 6 102, m 7 104 and m 8 106 the second and third switches of the first embodiment according to FIG. 4 be waived.
  • the selection of two coupling points or of two measuring probes 74 and 78 takes place internally in the 4-port vector network analyzer 90, ie, a diversity calibration is implemented in the network analyzer.
  • An improvement in the non-contact network analysis method is the use of more than two probes per gate.
  • the redundancy gained by the additional probes is used to improve the dynamics of the measurement, thus creating a broadband measurement system.
  • a calibration calibration is carried out for the diversity calibration for each possible probe combination.
  • the calibrated reference impedance such as load standard or calibration line, is measured back for each probe pair combination.
  • the measured dynamics can be deduced from the calibrated measurement results.
  • the dynamic ranges of each probe combination are compared for each frequency point. The probe pair is selected in each case which has the largest dynamic range.
  • the selection of the probe pairs for each frequency point is stored in the memory and used for the measurement of unknown measurement objects.
  • the redundancy of the additional probe pair combinations is used to increase the accuracy of measurement.
  • the measurement results of the probes can be averaged for one measurement. This reduces the influence of a measurement error, for example, a wrongly positioned probe.
  • the redundancy can be used to detect a defective or incorrectly positioned probe. If a defective probe is detected, it can be taken out electronically for the measurement or the malfunction can be displayed to the user. In order to detect a defective probe, for example, a mathematical relationship between the probes during calibration is determined. The mathematical relationship is then checked for accuracy during each measurement of an unknown object to be measured.
  • the embodiments of the probes are arbitrary.
  • the probes can be realized planar or three-dimensional, whereby the probes need not be identical. Measuring probes with different coupling types can be combined. For a compact design, a planar realization on a substrate offers itself.
  • a coupling point can also be understood as a combination of several probes (eg summation of two sample measuring points). For each frequency point, the most suitable trial pair for measurement is e.g. Dynamic behavior, measurement accuracy etc. selected. The selection takes place in the back measurement on a known standard, such as load.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measurement Of Resistance Or Impedance (AREA)
  • Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)
  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
  • Cash Registers Or Receiving Machines (AREA)
  • Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Kalibrieren einer Hochfrequenz-Messvorrichtung mit N Messtoren. Es wird für wenigstens eines der Tore der HF-Messvorrichtung das auf der zweiten elektrischen Leitung laufende HF-Signal an wenigstens drei voneinander beabstandeten Koppelpositionen ausgekoppelt, wobei für jede paarweise Kombination der wenigstens drei Koppelpositionen mit einem vorbestimmten Kalibrierverfahren mit wenigstens einem Kalibrierstandard als Messobjekt, dessen Streuparameter bekannt ist, wenigstens ein Streuparameter für wenigstens eine Frequenz des HF-Testsignals bestimmt wird, wobei die für alle paarweisen Kombinationen bei einer Frequenz des HF-Testsignals bestimmten Werte für den wenigstens einen Streuparameter mit dem für den Kalibrierstandard bekannten Wert für diesen wenigstens einen Streuparameter verglichen werden, wobei diejenige paarweise Kombination von Koppelpositionen als für diese Frequenz für Messungen an unbekannten Messobjekten bevorzugte erste und zweite Koppelposition gespeichert wird, bei der die Differenz zwischen dem Wert des bestimmten Streuparameters und dem für den Kalibrierstandard bekannten Streuparameter am niedrigsten ist.

Description

HF- Messvorrichtung, Verfahren zu deren Kalibrierung sowie Verfahren zum Bestimmen von Streuparametern mit dieser HF- Messvorrichtung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Kalibrieren einer Hochfrequenz- Messvorrichtung (HF - Messvorrichtung) mit N Messtoren, wobei N eine ganze Zahl > 1 ist, insbesondere eines Vektornetzwerkanalysators, zum Bestimmen von Streuparametern eines Messobjektes mit einer n-Tor Messung, wobei n eine ganze Zahl > 1 ist, wobei in eine mit dem Messobjekt oder mit einer das Messobjekt enthaltenden Schaltung verbundene erste elektrischen Leitung ein Hochfrequenz- Testsignal (HF-Testsignal) eingespeist wird, wobei für jedes Tor von einer mit dem Messobjekt verbundenen zweiten elektrischen Leitung, insbesondere einer planaren Leitung, an einer ersten Koppelposition sowie an einer von der ersten Koppelposition beabstandeten zweiten Koppelposition ein über die zweite elektrische Leitung laufendes Hochfrequenzsignal (HF-Signal) ausgekoppelt wird, wobei aus den beiden an den beiden Koppelstellen ausgekoppelten HF-Signalen in jedem Tor jeweils pro Mess- oder Koppelstelle eine Amplitude und/oder eine Phase in Bezug auf das HF-Testsignal eines auf der zweiten elektrischen Leitung zum Messobjekt hinlaufenden HF-Signals sowie eines auf der zweiten elektrischen Leitung von dem Messobjekt weglaufenden HF-Signals bestimmt und daraus Streu parameter des Messobjektes berechnet werden, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Bestimmen von Streuparametern eines Messobjektes mit einer n-Tor Messung, wobei n eine ganze Zahl ≥ 1 ist, mittels einer Hochfrequenz-Messvorrichtung (HF- Messvorrichtung) mit N Messtoren, wobei N eine ganze Zahl > 1 ist, wobei in eine mit dem Messobjekt oder mit einer das Messobjekt enthaltenden Schaltung verbundene erste elektrischen Leitung ein Hochfrequenz-Testsignal (HF-Testsignal) eingespeist wird, wobei für jedes Tor von einer mit dem Messobjekt verbundenen zweiten elektrischen Leitung, insbesondere einer planaren Leitung, an einer ersten Koppelposition sowie an einer von der ersten Koppelposition beabstandeten zweiten Koppelposition der zweiten elektrischen Leitung ein über die zweite elektrische Leitung laufendes Hochfrequenzsignal (HF-Signal) ausgekoppelt wird, wobei aus den beiden an den beiden Koppelstellen ausgekoppelten HF-Signalen in jedem Tor jeweils pro Koppelstelle eine Amplitude und/oder eine Phase in Bezug auf das HF-Testsignal eines auf der zweiten elektrischen Leitung zum Messobjekt hinlaufenden HF-Signals sowie eines auf der zweiten elektrischen Leitung von dem Messobjekt weglaufenden HF-Signals bestimmt und daraus Streuparameter des Messobjektes berechnet werden, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 12.
Die Erfindung betrifft schließlich eine HF-Messvorrichtung zum Bestimmen von Streuparametern eines Messobjektes, insbesondere Vektornetzwerkanalysator, mit N Messtoren, wobei N eine ganze Zahl > 1 ist, und mit einer Quelle für ein HF-Testsignal, welche mit einer mit dem Messobjekt verbundenen ersten elektrischen Leitung verbindbar ist, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 17.
Aus der DE 103 08 280 A1 ist ein gattungsgemäßes Verfahren zum Kalibrieren einer HF-Messvorrichtung, ein gattungsgemäßes Verfahren zum Bestimmen der
Streuparameter und eine gattungsgemäße HF-Messvorrichtung bekannt. Bei der
Entwicklung von komplexen planaren Mikrowellenschaltungen, welche aus mehreren
Unterschaltkreisen aufgebaut sind, ist es nützlich, die Streuparameter für jeden
Unterschaltkreis separat zu bestimmen. Hierdurch kann die Leistungsfähigkeit der verschiedenen Unterschaltkreise individuell analysiert und überprüft werden. Dies kann in vorteilhafter Weise über kontaktlose Messverfahren realisiert werden. Mittels kontaktloser Messsonden wird ein Teil der komplexen Signalenergie auf einer planaren, elektrischen Übertragungsleitung vor und hinter dem zu messenden
Messobjekt (DUT = Device Under Test) ausgekoppelt und an einen Empfänger übermittelt. Aus diesen ausgekoppelten Signalen werden dann die Streuparameter berechnet. Die Systemdynamik derartiger Messanordnungen hängt jedoch sehr stark von dem Abstand zwischen zwei kontaktlosen Messsonden ab. Daher sind diese Messanordnungen nur in einem schmalen Frequenzband anwendbar.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren sowie eine HF-Messvorrichtung der o.g. Art hinsichtlich der Messgenauigkeit über eine große Bandbreite zu verbessern.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Kalibrierverfahren der o.g. Art mit den in Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmalen, durch ein Verfahren zum Bestimmen von Streuparametern der o.g. Art mit den in Anspruch 12 gekennzeichneten Merkmalen und durch eine HF-Messvorrichtung der o.g. Art mit den in Anspruch 17 gekennzeichneten Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den weiteren Ansprüchen beschrieben.
Bei einem Kalibrierverfahren der o.g. Art ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass für wenigstens eines der Tore der HF-Messvorrichtung das auf der zweiten elektrischen Leitung laufende HF-Signal an wenigstens drei voneinander beabstandeten Koppelpositionen ausgekoppelt wird, wobei für jede paarweise Kombination der wenigstens drei Koppelpositionen mit einem vorbestimmten Kalibrierverfahren mit wenigstens einem Kalibrierstandard als Messobjekt, dessen Streuparameter bekannt ist, wenigstens ein Streuparameter für wenigstens eine Frequenz des HF-Testsignals bestimmt wird, wobei die für alle paarweisen Kombinationen bei einer Frequenz des HF-Testsignals bestimmten Werte für den wenigstens einen Streuparameter mit dem für den Kalibrierstandard bekannten Wert für diesen wenigstens einen Streuparameter verglichen werden, wobei diejenige paarweise Kombination von Koppelpositionen als für diese Frequenz für Messungen an unbekannten Messobjekten bevorzugte erste und zweite Koppelposition gespeichert wird, bei der die Differenz zwischen dem Wert des bestimmten Streuparameters und dem für den Kalibrierstandard bekannten Streuparameter am niedrigsten ist. Dies hat den Vorteil, dass sich eine verbesserte, breitbandige Messdynamik ergibt, da die erste und zweite Koppelposition für die Messung der Streuparameter aus einer Auswahl von drei oder mehr vorhandenen Koppelpositionen immer so ausgewählt wird, dass die Abweichung des Messwertes vom tatsächlichen Wert bzw. ein Messfehler möglichst gering ist.
Beispielsweise wird als Kalibrierverfahren das SOL-Verfahren mit den Kalibrierstandards "short", "open" und "load" oder das 8Term- oder 12Term-Verfahren oder ein Mehrtorkalibrierverfahren verwendet. Alternativ wird als Kalibrierverfahren das SOLT-, das LLR-, TRM-, das TAN-, das TLN- oder das LNN- Verfahren verwendet.
Um eine möglichst geringe Beeinflussung der elektrischen Eigenschaften des Messobjektes durch die Messung zu erzielen, wird die Auskopplung des HF-Signals an den Koppelstellen bevorzugt kontaktlos, beispielsweise kapazitiv oder induktiv oder gleichzeitig kapazitiv und induktiv oder mittels eines elektrooptischen Messverfahrens, mittels Kraftmikroskopie oder mittels eines elektromagnetischen Messverfahrens durchgeführt. Erfindungsgemäß ist jedes kontaktlose und/oder kontaktbehaftete Verfahren geeignet, welches die elektromagnetische Welle in Betrag und Phase bestimmt.
Eine weitere zusätzliche Koppelstelle erhält man auf einfache Weise beispielsweise dadurch, dass zusätzlich die aus der zweiten elektrischen Leitung ausgekoppelten HF-Signale von wenigstens zwei Koppelstellen zu einem HF-Signal mittels wenigstens einer mathematischen Rechenoperation und/oder wenigstens einem Algorithmus zusammengefasst, insbesondere aufsummiert oder subtrahiert, werden und erst dann an das Messtor zur weiteren Signalverarbeitung übertragen werden.
In einer beispielhaften Ausführungsform wird eine Messsonde verwendet, die sequentiell an den Koppelpositionen positioniert wird. In einer alternativen Ausführungsform werden pro Messtor zwei oder mehr, insbesondere eine der Koppelpositionen entsprechende Anzahl Messsonden verwendet.
Für eine spätere Fehleranalyse während der Messung an einem unbekannten Messobjekt wird während der Kalibrierung ein mathematischer Zusammenhang zwischen den Messsonden bestimmt und gespeichert.
Bei einem Messverfahren der o.g. Art ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass für jede Frequenz des HF-Testsignals als erste und zweite Koppelposition die für diese Frequenz im zuvor beschriebenen Kalibrierverfahren gespeicherte paarweise Kombination von Koppelpositionen gewählt wird.
Dies hat den Vorteil, dass die Messgenauigkeit für eine große Bandbreite erhöht wird.
Eine weitere Verbesserung der Genauigkeit der Messergebnisse erzielt man dadurch, dass für jede Frequenz des HF-Testsignals zusätzlich zur Bestimmung der Streuparameter unter Verwendung der gespeicherten paarweisen Kombination der Koppelpositionen eine Bestimmung der Streuparameter mit einer oder mehreren paarweise Kombinationen von Koppelpositionen durchgeführt wird, die bei der Kalibrierung gemäß wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 11 die nächst größere Differenz zwischen dem Wert des bestimmten Streuparameters und dem für den Kalibrierstandard bekannten Streuparameter aufgewiesen hat bzw. haben als die gespeicherte paarweise Kombination von Koppelpositionen; hierbei wird aus allen für eine Frequenz des HF-Testsignals bestimmten Werten für einen jeweiligen Streuparameter ein Mittelwert für den jeweiligen Streuparameter berechnet. Dies verringert den Einfluss eines Messfehlers beispielsweise aufgrund einer im Vergleich mit der Position bei der Kalibrierung falsch positionierten Koppelposition.
Um eine defekte Messsonde zu detektieren, wird bei der Messung an einem unbekannten Messobjekt der während der Kalibrierung bestimmte mathematische Zusammenhang zwischen mehreren Messsonden erneut bestimmt und mit den bei der Kalibrierung erhaltenen Werten verglichen, wobei in Abhängigkeit von einem Unterschied eine defekte Messsonde erkannt wird.
Bei einer HF-Messvorrichtung der o.g. Art ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass für wenigstens eines der Messtore wenigstens drei voneinander beabstandete Koppelpositionen zum Auskoppeln eines auf einer mit dem Messobjekt verbundenen zweiten elektrischen Leitung, insbesondere einer planaren Leitung, laufenden HF-Signals vorgesehen sind.
Dies hat den Vorteil, dass für jede Messung ein jeweiliges Paar von Koppelpositionen ausgewählt werden kann, welches einen niedrigen Messfehler aufweist.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist für jede Koppelposition eine separate, an der jeweiligen Koppelposition angeordnete Messsonde vorgesehen.
In einer alternativen Ausführungsform ist für jedes Messtor eine einzige Messsonde sowie eine Vorrichtung zum Bewegen dieser Messsonde an die Koppelpositionen vorgesehen.
In einer weiteren alternativen Ausführungsform ist für jedes Messtor eine Anzahl von Messsonden vorgesehen, die größer gleich zwei und kleiner gleich der Anzahl der Koppelpositionen minus eins ist, wobei die HF-Messvorrichtung wenigstens eine Vorrichtung zum Bewegen wenigstens einer der Messsonden an verschiedene Koppelpositionen aufweist.
Beispielsweise ist wenigstens eine Messsonde als kontaktlose oder kontaktbehaftete Messsonde ausgebildet.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist wenigstens eine der Messsonden kapazitiv oder induktiv oder gleichzeitig kapazitiv und induktiv oder mittels eines elektrooptischen Messverfahrens, mittels Kraftmikroskopie oder mittels eines elektromagnetischen Messverfahrens auskoppelnd ausgebildet.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Diese zeigt in:
Fig. 1 ein Simulationsmodell für eine erfindungsgemäße Ein-Tor-Messung,
Fig. 2 eine graphische Darstellung der Systemdynamik für verschiedene Paarungen der Koppelpositionen,
Fig. 3 eine graphische Darstellung der Systemdynamik nach einer erfindungsgemäßen Kalibrierung des Systems,
Fig. 4 ein schematisches Schaltbild einer ersten bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen HF-Messvorrichtung mit einem 2-Tor-Vektornetzwerkanalysator und
Fig. 5 ein schematisches Schaltbild einer zweiten bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen HF-Messvorrichtung mit einem 4-Tor-Vektornetzwerk- analysator.
Das in Fig. 1 dargestellte Simulationsmodell einer erfindungsgemäßen Ein-Tor- Messung umfasst eine Signalquelle 10, welche ein HF-Testsignal mit einem Leistungspegel von 1 dBm in eine elektrische Leitung 12 in Form einer verlustfreien 50Ω-Leitung einspeist. Die kontaktlose, in diesem Beispiel kapazitive Ankopplung an drei Koppelpositionen 14, 16, 18 ist durch drei ideale Kondensatoren 20, 22, 24 modelliert. Die kapazitive Ankopplung an den Koppelpositionen 14, 16, 18 ist lediglich beispielhaft. Es können auch induktive Kopplungen oder kapazitive Kopplung und induktive Kopplung gemischt oder jede andere Kopplungsart verwendet werden. Die ausgekoppelten Spannungen werden an Empfängern in Form von Messstellen ITi1 26, m2 28 und m3 30 mittels 50Ω Systemen bestimmt. Ein Generator 32 für weißes gaußsches Rauschen (WGN = White Gaussian Noise) koppelt in bekannter Weise nach den Messstellen mi 26, m2 28 und m3 30 mit typischerweise -118dBm und 50Ω ein. Ein Messobjekt 34, auch DUT (Device Under Test) genannt, ist mit der elektrischen Leitung 12 verbunden. Ein erster Abschnitt 36 der elektrischen Leitung 12 zwischen der ersten Koppelstelle 14 und der zweiten Koppelstelle 16 hat eine Länge U, ein zweiter Abschnitt 38 der elektrischen Leitung 12 zwischen der zweiten Koppelstelle 16 und der dritten Koppelstelle 18 hat eine Länge I2, und ein dritter Abschnitt 40 der elektrischen Leitung 12 zwischen der dritten Koppelstelle 18 und dem Messobjekt 34 hat eine Länge I3. Beispielweise haben die vorgenannten Abschnitte 36, 38 der elektrischen Leitung 12 die Längen U = 22 mm, so dass sich für den Abstand zwischen der ersten und zweiten Koppelstelle 14, 16 ein Wert von 22 mm ergibt, und I2 = 78 mm, so dass sich für den Abstand zwischen der zweiten und dritten Koppelstelle 16, 18 ein Wert von 78 mm ergibt, wobei sich daraus für den Abstand zwischen der ersten und dritten Koppelstelle 14, 18 eine Länge der elektrischen Leitung 12 von h + I2 = 100 mm ergibt. Bei 52 ist eine herkömmliche Kalibrierung, beispielsweise eine SOL-Kalibrierung, hinterlegt. Bei 54 ist eine weitere Kalibrierung der HF-Messvorrichtung hinterlegt, die nachfolgend beschrieben wird:
Zuerst wird eine herkömmliche SOL-Kalibrierung mit einer 50Ω Last- ("load"), einem Kurzschluss- ("short") und einem Offen-Standard ("open") für jede der drei möglichen
Kombinationen von zwei der der Koppelstellen 14, 16, 18 durchgeführt. Dies ist lediglich beispielhaft. Es kann auch ein anderes Kalibrierverfahren verwendet werden. Anschließend wird für jede Kombination der Koppelstellen 14, 16, 18 für den
50Ω Last-Kalibrierstandard der Wert für den Streuparameter Sn bestimmt. Dies ist lediglich beispielhaft. Es kann auch ein anderer Streuparameter und ein anderer
Kalibrierstandard verwendet werden. Wesentlich ist lediglich, dass für die als DUT verwendeten Kalibrierstandards der zu erwartende Wert für den gemessenen
Streuparameter bekannt ist. Im vorliegenden Fall wird für den Wert von ISnI in dB bei einem "load" als DUT ein möglichst niedriger Wert erwartet, da in idealer Weise an dem "load" keine Reflexion auftritt. In Fig. 2 ist für identische kapazitive Messsonden an den Koppelstellen 14, 16, 18 mit einem 50Ω Last-Kalibrierstandard ("load") als DUT der simulierte Streuparameter ISi1I in dB (äquivalent zu einem gemessenen Streuparameter) auf der vertikalen Achse 42 über der Frequenz in GHz auf der horizontalen Achse 44 aufgetragen. Diese Darstellung repräsentiert also die simulierte Systemdynamik. Hierbei veranschaulicht ein erster Graph 46 die Werte für ISnI in dB über die Frequenz bei Verwendung der ersten und zweiten Koppelstelle 14, 16, also für die Messstellen mi 26 und m2 28, ein zweiter Graph 48 die Werte für ISnI in dB über die Frequenz bei Verwendung der zweiten und dritten Koppelstelle 16, 18, also für die Messstellen m2 28 und m3 30 und ein dritter Graph 50 die Werte für ISnI in dB über die Frequenz bei Verwendung der ersten und dritten Koppelstelle 14, 18, also für die Messstellen rτii 26 und m3 30. Die Abstände h und I2 zwischen den Koppelstellen 14, 16 und 18 sind gerade so gewählt, dass sich die Maxima der Graphen 46, 48 und 50 nicht überlappen. Zur Kalibrierung des Systems wird nun für jeden Frequenzpunkt diejenige paarweise Kombination von zwei Koppelstellen 14, 16, 18 bestimmt, für die der Streuparameter ISnI in dB den geringsten Abstand bzw. die geringste Differenz von dem erwarteten Wert für ISn I in dB aufweist, d.h. in dem vorliegenden Beispiel den niedrigsten Wert aufweist. Dieses Koppelpositionspaar wird für den entsprechenden Frequenzpunkt als bevorzugtes Koppelpositionspaar abgespeichert und bei einer späteren Messung eines unbekannten Messobjekts bzw. DUT bei der jeweiligen Frequenz verwendet. Dieses Verfahren wird nachfolgend als "Diversitätskalibrierung" bezeichnet. Dementsprechend ist in 52 die SOL-Kalibrierung und in 54 die Diversitätskalibrierung hinterlegt. Insgesamt ist mit 55 die DSOL- also die Diversitäts-SOL-Kalibrierung bezeichnet.
Die aus dieser Diversitätskalibrierung (simuliert) resultierende Systemdynamik ist in Fig. 3 dargestellt. Auf der vertikalen Achse 42 ist der Streuparameter ISnI in dB und auf der horizontalen Achse die Frequenz in GHz aufgetragen. Es ist unmittelbar ersichtlich, dass sich durch die Diversitätskalibrierung die Systemdynamik bei kritischen Frequenzen drastisch verbessert hat. Durch die effiziente Auswahl der Abstände der Koppelstellen 14, 16 und 18 kann ein Gewinn von 70 dB bei 6,8 GHz erzielt werden. Weiterhin resultiert die Diversitätskalibrierung zu einem erweiterten Frequenzbereich für die Brauchbarkeit der Messanordnung.
Eine beispielhafte erste bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen HF- Messvorrichtung auf Basis eines 2-Tor-Vektometzwerkanalysators 56 ist in Fig. 4 dargestellt. Der 2-Tor-Vektometzwerkanalysator 56 umfasst die Signalquelle 10 für ein HF-Testsignal, einen ersten Schalter 58 und vier Messstellen mi 60, rτi2 62, m3 64 und m4 66, je zwei pro Messtor. Der erste Schalter 58 verbindet die Signalquelle 10 wahlweise mit elektrischen Leitungen in Form von vorderer und hinterer planarer Leitung 68, 70, die von verschiedenen Seiten in das DUT 34 münden, so dass vor und hinter dem DUT 34 das Testsignal eingekoppelt werden kann. Die herkömmliche Verbindung der Messstellen m-i 60, m2 62, m3 64 und m4 66 mit internen Koppelstrukturen des 2-Tor-Vektornetzwerkanalysators 56 zum Auskoppeln der hin- und rücklaufenden Welle auf der elektrischen Leitung 12 innerhalb des 2-Tor- Vektornetzwerkanalysators 56 ist getrennt. Stattdessen sind die erste und zweite Messstelle Im1 60, m2 62 über einen zweiten Schalter 72 mit dem ersten Tor des 2- Tor-Vektometzwerkanalysators 56 zugeordneten fünf Messsonden 74 derart wahlweise verbunden, dass immer je eine der Messsonden 74 mit der ersten Messstelle mi 60 und eine andere der Messsonden 74 mit der zweiten Messstelle m2 62 verbunden ist. Analog ist ein dritter Schalter 76 vorgesehen, welcher wahlweise dem zweiten Tor des 2-Tor-Vektornetzwerkanalysators 56 zugeordnete weitere fünf Messsonden 78 mit der dritten und vierten Messstelle m3 64, m4 66 derart verbindet, dass immer je eine der Messsonden 78 mit der dritten Messstelle m3 64 und eine der anderen Messsonden 78 mit der vierten Messstelle m4 66 verbunden ist. Schalter 72, 76 sowie Messsonden 74, 78 sind jeweils auf einem Substrat 80 angeordnet. Die dem ersten Tor des 2-Tor-Vektornetzwerkanalysators 56 zugeordneten Messsonden 74 sind nahe der vorderen planaren Leitung 68 angeordnet, um an verschiedenen Koppelstellen aus der vorderen planaren Leitung 68 ein HF-Signal auszukoppeln, während die dem zweiten Tor des 2-Tor-Vektometzwerkanalysators 56 zugeordneten Messsonden 78 nahe der hinteren planaren Leitung 70 angeordnet sind, um an verschiedenen Koppelstellen aus der hinteren planaren Leitung 70 ein HF-Signal auszukoppeln. Die Schalter 72, 76 realisieren die Auswahl von paarweisen Anordnungen der Koppelpositionen, an denen sich die Messsonden 74 und 78 befinden. Eine Steuervorrichtung 82, insbesondere ein Computer, steuert den 2-Tor-Vektornetzwerkanalysators 56 sowie über eine Spannungsquelle 84 die Schalter 72 und 76.
Eine beispielhafte erste bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen HF- Messvorrichtung auf Basis eines 4-Tor-Vektometzwerkanalysators 90 ist in Fig. 5 dargestellt. Der 4-Tor-Vektornetzwerkanalysators 90 umfasst die Signalquelle 10 für ein HF-Testsignal, den ersten Schalter 58 und acht Messstellen mi 92, m2 94, m3 96, m4 98, m5 100, m6 102, m7 104 und m8 106, je zwei pro Messtor. Die ersten vier Messstellen rτii 92, m2 94, m3 96 und m4 98 sind jeweils mit einer der Messsonden 74 verbunden, die an Koppelpositionen an der vorderen planaren Leitung 68 angeordnet sind. Die zweiten vier Messstellen m5 100, m6 102, m7 104 und m8 106 sind jeweils mit einer der Messsonden 78 verbunden, die an Koppelpositionen an der hinteren planaren Leitung 70 angeordnet sind. Durch die Verwendung der acht Messstellen In1 92, m2 94, m3 96, m4 98, m5 100, m6 102, m7 104 und m8 106 kann auf den zweiten und dritten Schalter der ersten Ausführungsform gemäß Fig. 4 verzichtet werden. Die Auswahl von je zwei Koppelstellen bzw. von je zwei Messsonden 74 bzw. 78 erfolgt hierbei intern im 4-Tor-Vektornetzwerkanalysator 90, d.h. es ist eine Diversitätskalibrierung in dem Netzwerkanalysator implementiert.
Eine Verbesserung des kontaktlosen Netzwerkanalyseverfahrens stellt die Verwendung von mehr als zwei Messsonden pro Messtor dar. Die durch die zusätzlichen Messsonden gewonnene Redundanz wird zur Verbesserung der Messdynamik verwendet, womit ein breitbandiges Messsystem erzeugt werden kann. Dazu wird bei der Diversitätskalibrierung für jede mögliche Messsondenkombination eine herkömmliche Kalibrierung durchgeführt. Nach der Kalibrierung wird auf die kalibrierte Referenzimpedanz, beispielsweise Loadstandard oder Kalibrierleitung, für jede Sondenpaarkombination zurück gemessen. Aus den kalibrierten Messergebnissen kann auf die Messdynamik geschlossen werden. Innerhalb eines Programmes werden nun für jeden Frequenzpunkt die Dynamikbereiche jeder Messsondenkombination verglichen. Ausgewählt wird jeweils das Sondenpaar, welches die größte Messdynamik aufweist. Die Auswahl der Sondenpaare für jeden Frequenzpunkt wird im Speicher abgelegt und für die Vermessung von unbekannten Messobjekten verwendet.
Zusätzlich können beim kontaktlosen Diversitätsmesssystem auch andere Optimierungskriterien gewählt werden, beispielsweise wird die Redundanz der zusätzlichen Sondenpaarkombinationen zur Erhöhung der Messgenauigkeit genutzt. Beispielsweise können in Frequenzbereichen, in denen mehrere Messsondenpaare eine ähnliche Dynamik aufweisen, die Messergebnisse der Messsonden für eine Messung gemittelt werden. Dies verringert den Einfluss eines Messfehlers beispielsweise einer falsch positionierten Messsonde.
Darüber hinaus kann die Redundanz genutzt werden, um eine defekte oder falsch positionierte Messsonde zu erkennen. Ist eine defekte Sonde erkannt, kann diese für die Messung elektronisch herausgenommen werden oder das Fehlverhalten kann dem Benutzer angezeigt werden. Um eine defekte Messsonde zu detektieren, wird beispielsweise eine mathematische Beziehung zwischen den Messsonden während der Kalibrierung bestimmt. Der mathematische Zusammenhang wird dann während jeder Messung eines unbekannten Messobjektes auf Richtigkeit geprüft.
Die Ausführungsformen der Messsonden sind beliebig. Die Sonden können planar oder dreidimensional realisiert sein, wobei die Sonden nicht identisch sein müssen. Messsonden mit unterschiedlichen Kopplungstypen können kombiniert werden. Für eine kompakte Bauform bietet sich eine planare Realisierung auf einem Substrat an.
Eine Koppelstelle kann auch als Kombination mehrerer Sonden (z. B. Summierung zweier Probemessstellen) aufgefasst werden. Für jeden Frequenzpunkt wird das zur Messung am besten geeignete Probepaar bezüglich z.B. Dynamikverhalten, Messgenauigkeit etc. ausgewählt. Die Auswahl findet bei der Rückmessung auf einen bekannten Standard, wie beispielsweise Load statt.

Claims

Patentansprüche:
1. Verfahren zum Kalibrieren einer Hochfrequenz-Messvorrichtung (HF-Messvorrichtung) mit N Messtoren, wobei N eine ganze Zahl > 1 ist, zum Bestimmen von Streuparametern eines Messobjektes mit einer n-Tor
Messung, wobei n eine ganze Zahl > 1 ist, wobei in eine mit dem Messobjekt oder mit einer das Messobjekt enthaltenden Schaltung verbundene erste elektrischen Leitung ein Hochfrequenz-Testsignal (HF-Testsignal) eingespeist wird, wobei für jedes Tor von einer mit dem Messobjekt verbundenen zweiten elektrischen Leitung an einer ersten Koppelposition sowie an einer von der ersten Koppelposition beabstandeten zweiten Koppelposition ein über die zweite elektrische Leitung laufendes Hochfrequenzsignal (HF-Signal) ausgekoppelt wird, wobei aus den beiden an den beiden Koppelstellen ausgekoppelten HF-Signalen in jedem Tor jeweils pro Mess- oder Koppelstelle eine Amplitude und/oder eine Phase in Bezug auf das
HF-Testsignal eines auf der zweiten elektrischen Leitung zum Messobjekt hinlaufenden HF-Signals sowie eines auf der zweiten elektrischen Leitung von dem Messobjekt weglaufenden HF-Signals bestimmt und daraus Streuparameter des Messobjektes berechnet werden, dadurch gekennzeichnet, dass für wenigstens eines der Tore der HF-Messvorrichtung das auf der zweiten elektrischen Leitung laufende HF-Signal an wenigstens drei voneinander beabstandeten Koppelpositionen ausgekoppelt wird, wobei für jede paarweise Kombination der wenigstens drei Koppelpositionen mit einem vorbestimmten Kalibrierverfahren mit wenigstens einem Kalibrierstandard als Messobjekt, dessen Streuparameter bekannt ist, wenigstens ein Streuparameter für wenigstens eine Frequenz des HF-Testsignals bestimmt wird, wobei die für alle paarweisen Kombinationen bei einer Frequenz des HF-Testsignals bestimmten Werte für den wenigstens einen Streuparame- ter mit dem für den Kalibrierstandard bekannten Wert für diesen wenigstens einen Streuparameter verglichen werden, wobei diejenige paarweise Kombination von Koppelpositionen als für diese Frequenz für Messungen an unbekannten Messobjekten bevorzugte erste und zweite Koppelposition gespeichert wird, bei der die Differenz zwischen dem Wert des bestimmten 5 Streuparameters und dem für den Kalibrierstandard bekannten Streuparameter am niedrigsten ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die HF-Messvorrichtung ein Vektornetzwerkanalysator ist.
I O
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite elektrische Leitung eine planare Leitung ist.
4. Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, da- 15 durch gekennzeichnet, dass als Kalibrierverfahren das SOL-Verfahren mit den Kalibrierstandards "short", "open" und "load" oder das 8Term- oder 12Term-Verfahren oder ein Mehrtorkalibrierverfahren verwendet wird.
5. Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, da-0 durch gekennzeichnet, dass als Kalibrierverfahren das SOLT-, das LLR-,
TRM-, das TAN-, das TLN- oder das LNN-Verfahren verwendet wird.
6. Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auskopplung des HF-Signals an den5 Koppelstellen kontaktlos durchgeführt wird.
7. Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auskopplung des HF-Signals an den Koppelstellen kapazitiv oder induktiv oder gleichzeitig kapazitiv und induktiv0 oder mittels eines elektrooptischen Messverfahrens, mittels Kraftmikroskopie oder mittels eines elektromagnetischen Messverfahrens durchgeführt wird.
8. Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich die aus der zweiten elektrischen Leitung ausgekoppelten HF-Signale von wenigstens zwei Koppelstellen zu einem HF-Signal mittels wenigstens einer mathematischen Rechenoperati- on und/oder wenigstens einem Algorithmus zusammengefasst, insbesondere aufsummiert oder subtrahiert, werden und erst dann an das Messtor zur weiteren Signalverarbeitung übertragen werden.
9. Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, da- durch gekennzeichnet, dass eine Messsonde verwendet wird, die sequentiell an den Koppelpositionen positioniert wird.
10. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass pro Messtor zwei oder mehr, insbesondere eine der Koppelpositionen entsprechende Anzahl Messsonden verwendet werden.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass während der Kalibrierung ein mathematischer Zusammenhang zwischen den Messsonden bestimmt und gespeichert wird.
12. Verfahren zum Bestimmen von Streuparametern eines Messobjektes mit einer n-Tor Messung, wobei n eine ganze Zahl > 1 ist, mittels einer Hochfrequenz-Messvorrichtung (HF- Messvorrichtung) mit N Messtoren, wobei N eine ganze Zahl > 1 ist, welche nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 8 kalibriert ist, wobei in eine mit dem Messobjekt oder mit einer das Messobjekt enthaltenden Schaltung verbundene erste elektrischen Leitung ein Hochfrequenz-Testsignal (HF-Testsignal) eingespeist wird, wobei für jedes Tor von einer mit dem Messobjekt verbundenen zweiten elektrischen Leitung, insbesondere einer planaren Leitung, an einer ersten Koppelposition sowie an einer von der ersten Koppelposition beabstandeten zweiten Koppelposition der zweiten elektrischen Leitung ein über die zweite elektrische Leitung laufendes Hochfrequenzsignal (HF-Signal) ausgekoppelt wird, wobei aus den beiden an den beiden Koppelstellen ausgekoppelten HF-Signalen in jedem Tor jeweils pro Koppelstelle eine Amplitude und/oder eine Phase in Bezug auf das HF-Testsignal eines auf der zweiten elektrischen Leitung zum Messobjekt hinlaufenden HF-Signals sowie eines auf der zweiten elektrischen Leitung von dem Messobjekt weglaufenden HF-Signals bestimmt und daraus Streuparameter des Messobjektes be- rechnet werden, dadurch gekennzeichnet, dass für jede Frequenz des HF-Testsignals als erste und zweite Koppelposition die für diese Frequenz im Kalibrierverfahren gemäß wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 11 gespeicherte paarweise Kombination von Koppelpositionen gewählt wird.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die HF-Messvorrichtung ein Vektornetzwerkanalysator ist.
14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite elektrische Leitung eine planare Leitung ist.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass für jede Frequenz des HF-Testsignals zusätzlich zur Bestimmung der Streu parameter unter Verwendung der gespeicherten paarweisen Kombination der Koppelpositionen eine Bestimmung der Streuparameter mit einer oder mehreren paarweise Kombinationen von Koppelpositionen durchgeführt wird, die bei der Kalibrierung gemäß wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 11 die nächst größere Differenz zwischen dem Wert des bestimmten Streuparameters und dem für den Kalibrierstandard bekannten Streuparameter aufgewiesen hat bzw. haben als die gespeicherte paarweise Kombination von Koppelpositionen, wobei aus allen für eine Frequenz des HF-Testsignals bestimmten Werten für einen jeweiligen Streuparameter ein Mittelwert für den jeweiligen Streuparameter berechnet wird.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Messung an einem unbekannten Messobjekt der während der Kalibrierung bestimmte mathematische Zusammenhang zwischen mehreren Messsonden erneut bestimmt und mit den bei der Kalibrierung erhalte- nen Werten verglichen wird, wobei in Abhängigkeit von einem Unterschied eine defekte Messsonde erkannt wird.
17. HF-Messvorrichtung zum Bestimmen von Streuparametern eines Messob- 5 jektes mit N Messtoren, wobei N eine ganze Zahl > 1 ist, und mit einer
Quelle (10) für ein HF-Testsignal, welche mit einer mit dem Messobjekt (34) verbundenen ersten elektrischen Leitung (12, 68, 70) verbindbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass für wenigstens eines der Messtore wenigstens drei voneinander lo beabstandete Koppelpositionen (14, 16, 18) zum Auskoppeln eines auf einer mit dem Messobjekt (34) verbundenen zweiten elektrischen Leitung (12, 68, 70) laufenden HF-Signals vorgesehen sind.
18. HF-Messvorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass I5 für jede Koppelposition (14, 16, 18) eine separate, an der jeweiligen Koppelposition angeordnete Messsonde (74, 78) vorgesehen ist.
19. HF-Messvorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass für jedes Messtor eine einzige Messsonde sowie eine Vorrichtung zum Be-0 wegen dieser Messsonde an die Koppelpositionen vorgesehen ist.
20. HF-Messvorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass für jedes Messtor eine Anzahl von Messsonden vorgesehen ist, die größer gleich zwei und kleiner gleich der Anzahl der Koppelpositionen minus 1 ist,5 wobei die HF-Messvorrichtung wenigstens eine Vorrichtung zum Bewegen wenigstens einer der Messsonden an verschiedene Koppelpositionen aufweist.
21. HF-Messvorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 18 bis 20, da-0 durch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Messsonde (74, 78) als kontaktlose oder kontaktbehaftete Messsonde ausgebildet ist.
22. HF-Messvorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 17 bis 21 , dadurch gekennzeichnet, dass die HF-Messvorrichtung ein Vektometzwerk- analysator ist.
23. HF-Messvorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 17 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite elektrische Leitung (12, 68, 70) eine planare Leitung ist.
24. HF-Messvorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 17 bis 23, da- durch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der Messsonden (74, 78) kapazitiv oder induktiv oder gleichzeitig kapazitiv und induktiv oder mittels eines elektrooptischen Messverfahrens, mittels Kraftmikroskopie oder mittels eines elektromagnetischen Messverfahrens auskoppelnd ausgebildet ist.
PCT/EP2007/005393 2006-07-03 2007-06-19 Hf-messvorrichtung, verfahren zu deren kalibrierung sowie verfahren zum bestimmen von streuparametern mit dieser hf-messvorrichtung WO2008003399A1 (de)

Priority Applications (8)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US12/307,075 US8452565B2 (en) 2006-07-03 2007-06-19 HF measurement system, method for the calibration thereof, and method for determining scattering parameters with this HF measurement system
CN2007800239646A CN101479614B (zh) 2006-07-03 2007-06-19 高频测量装置，校准此装置的方法以及用此高频测量装置确定散射参数的方法
DE502007006317T DE502007006317D1 (de) 2006-07-03 2007-06-19 Verfahren zur kalibrierung sowie verfahren zum bestimmen von streuparametern mit einer hf-messvorrichtung
JP2009516944A JP5612306B2 (ja) 2006-07-03 2007-06-19 Ｈｆ測定システム、その較正方法、およびこのｈｆ測定システムを用いて散乱パラメータを決定する方法
EP07726079A EP2035843B1 (de) 2006-07-03 2007-06-19 Verfahren zur kalibrierung sowie verfahren zum bestimmen von streuparametern mit einer hf-messvorrichtung
AT07726079T ATE496309T1 (de) 2006-07-03 2007-06-19 Verfahren zur kalibrierung sowie verfahren zum bestimmen von streuparametern mit einer hf- messvorrichtung
CA2658101A CA2658101C (en) 2006-07-03 2007-06-19 Hf measurement system, method for the calibration thereof, and method for determining scattering parameters with this hf measurement system
HK09111550.0A HK1131663A1 (en) 2006-07-03 2009-12-09 Hf measurement system, method for the calibration thereof, and method for determining scattering parameters with this hf measurement system

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102006030630.9 2006-07-03
DE102006030630A DE102006030630B3 (de) 2006-07-03 2006-07-03 HF-Messvorrichtung, Verfahren zu deren Kalibrierung sowie Verfahren zum Bestimmen von Streuparametern mit dieser HF-Messvorrichtung

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2008003399A1 true WO2008003399A1 (de) 2008-01-10

Family

ID=38508848

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2007/005393 WO2008003399A1 (de) 2006-07-03 2007-06-19 Hf-messvorrichtung, verfahren zu deren kalibrierung sowie verfahren zum bestimmen von streuparametern mit dieser hf-messvorrichtung

Country Status (9)

Country Link
US (1) US8452565B2 (de)
EP (1) EP2035843B1 (de)
JP (1) JP5612306B2 (de)
CN (1) CN101479614B (de)
AT (1) ATE496309T1 (de)
CA (1) CA2658101C (de)
DE (2) DE102006030630B3 (de)
HK (1) HK1131663A1 (de)
WO (1) WO2008003399A1 (de)

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE202008009469U1 (de) 2008-07-15 2008-09-11 Rosenberger Hochfrequenztechnik Gmbh & Co. Kg Messsonde
CN101782637B (zh) * 2010-03-16 2013-04-03 南京航空航天大学 基于电磁兼容分析与应用的射频电流探头特性校准方法
TWI463146B (zh) * 2010-11-10 2014-12-01 Univ Yuan Ze Radiofrequency Scattering Parameter Measurement and Correction Method
US8559885B2 (en) * 2011-04-14 2013-10-15 Accel Telecom Ltd. System and method for measurement of parameters of radio-frequency transmission devices
DE102012006314A1 (de) * 2012-03-28 2013-10-02 Rosenberger Hochfrequenztechnik Gmbh & Co. Kg Zeitbereichsmessverfahren mit Kalibrierung im Frequenzbereich
CN103048636B (zh) * 2012-12-21 2015-07-08 深圳深爱半导体股份有限公司 晶体管筛选仪校准装置
CN104977556B (zh) * 2015-06-30 2017-09-12 电子科技大学 基于死区时间测量的平均波形捕获率测试方法
CN105044642B (zh) * 2015-06-30 2017-10-31 电子科技大学 基于随机信号的平均波形捕获率测试方法
CN105093157B (zh) * 2015-09-08 2018-02-09 国家电网公司 基于iec61850采样值的参数算法的测试方法
CN105301367A (zh) * 2015-11-27 2016-02-03 南方电网科学研究院有限责任公司 二端口电力设备传输参数获取方法及系统
EP3495809A1 (de) 2017-12-05 2019-06-12 Airbus Helicopters Verfahren zur nichtintrusiven detektion von imperfektionen in einem testobjekt
EP3495808A1 (de) 2017-12-05 2019-06-12 Airbus Helicopters Sonde zur eingriffsfreien erfassung von fehlstellen in einem testobjekt
CN111579559B (zh) * 2020-04-24 2023-05-12 北京现代汽车有限公司 电极头检测机的检测工装
KR102592534B1 (ko) * 2021-06-30 2023-10-24 한국표준과학연구원 산란계수 측정오차 보정 방법
EP4170332A1 (de) 2021-10-20 2023-04-26 Airbus Helicopters Vorrichtung und verfahren zur nichtintrusiven detektion von fehlstellen in einem testobjekt
CN116593874B (zh) * 2023-07-17 2023-10-13 宁波吉品科技有限公司 芯片测试方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5608330A (en) * 1994-10-05 1997-03-04 Rohde & Schwarz Gmbh & Co. Kg Method for calibrating a network analyzer according to the seven-term principle

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6529844B1 (en) * 1998-09-02 2003-03-04 Anritsu Company Vector network measurement system
US6300775B1 (en) * 1999-02-02 2001-10-09 Com Dev Limited Scattering parameter calibration system and method
US20030115008A1 (en) * 2001-12-18 2003-06-19 Yutaka Doi Test fixture with adjustable pitch for network measurement
JP3540797B2 (ja) * 2002-01-18 2004-07-07 利幸 矢加部 ７ポート型コリレータとその校正方法および７ポート型コリレータを用いたベクトル・ネットワーク・アナライザ装置
US6701265B2 (en) * 2002-03-05 2004-03-02 Tektronix, Inc. Calibration for vector network analyzer
DE10251551A1 (de) * 2002-11-05 2004-05-19 Rohde & Schwarz Gmbh & Co. Kg Verfahren zum Messen der Streuparameter eines Mehrtor-Meßobjektes mittels eines Mehrtor-Netzwerkanalysators mit nichtsinusförmigen Meßsignalen
US6882160B2 (en) * 2003-06-12 2005-04-19 Anritsu Company Methods and computer program products for full N-port vector network analyzer calibrations
US7362106B2 (en) * 2005-06-29 2008-04-22 Agilent Technologies, Inc. Methods and apparatus for non-contact testing and diagnosing of open connections on non-probed nodes
US7235982B1 (en) * 2006-03-31 2007-06-26 Agilent Technologies, Inc. Re-calculating S-parameter error terms after modification of a calibrated port

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5608330A (en) * 1994-10-05 1997-03-04 Rohde & Schwarz Gmbh & Co. Kg Method for calibrating a network analyzer according to the seven-term principle

Also Published As

Publication number Publication date
ATE496309T1 (de) 2011-02-15
CA2658101C (en) 2013-01-22
US20090319217A1 (en) 2009-12-24
JP5612306B2 (ja) 2014-10-22
CN101479614B (zh) 2011-10-26
US8452565B2 (en) 2013-05-28
EP2035843A1 (de) 2009-03-18
DE102006030630B3 (de) 2007-10-25
HK1131663A1 (en) 2010-01-29
DE502007006317D1 (de) 2011-03-03
EP2035843B1 (de) 2011-01-19
CN101479614A (zh) 2009-07-08
JP2009541753A (ja) 2009-11-26
CA2658101A1 (en) 2008-01-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2035843B1 (de) Verfahren zur kalibrierung sowie verfahren zum bestimmen von streuparametern mit einer hf-messvorrichtung
EP3039443B1 (de) Verfahren zur kalibrierung eines messaufbaus
EP2341354B1 (de) Kontaktloses Messsystem
WO2010006683A1 (de) Messsonde
WO2013143681A1 (de) Vektorieller netzwerkanalysator
DE202008013687U1 (de) Messanordnung mit Kalibriersubstrat und elektronischer Schaltung
DE19926454C2 (de) Vektorieller Netzwerkanalysator
EP0568889A2 (de) Verfahren zum Kalibrieren eines Netzwerkanalysators
DE3912795C2 (de)
EP2321655A1 (de) Kontaktlose schleifensonde
EP0772054B1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Prüfen einer elektrischen Leiteranordnung
DE112022000158T5 (de) System und verfahren zum kompensieren des leistungsverlusts aufgrund einer hochfrequenz-signalsondenfehlanpassung (hf-signalsondenfehlanpassung) beim testen des leitfähigen signals
DE10242932B4 (de) Das LRR-Verfahren zur Kalibrierung von vektoriellen 4-Messstellen-Netzwerkanalysatoren
DE4404046C2 (de) Verfahren zum Kalibrieren eines zwei Meßtore aufweisenden Netzwerk-Analysators
WO2021023606A1 (de) Testvorrichtung zum testen einer antenne
WO2016124489A1 (de) Inhomogene übertragungsleitung zur positionsaufgelösten permittivitätsbestimmung eines messobjektes
DE102009008156A1 (de) Elektrische Prüfstiftvorrichtung
DE102012221326B4 (de) Ortungsgerät
AT519684B1 (de) Antennenverstärkeranordnung
EP2199753A2 (de) Fluidischer Zylinder mit einer Mikrowellen-Messanordnung und Verfahren zur Erfassung wenigstens eines Parameters
DE19849580C2 (de) Meßanordnung zum Messen der verfügbaren Wirkleistung und des Quellreflexionsfakters eines Signalgenerators
DE102020132964A1 (de) Füllstandsmessvorrichtung und Verfahren zum in-line Kalibrieren und/oder Verifizieren einer Füllstandsmessvorrichtung
DE102007016672B4 (de) Messvorrichtung zur Bestimmung elektromagnetischer radiofrequenter Abstrahlung eines Kabelbaums
DE102020204530A1 (de) Rauschmessung für integriertes Schaltungsbauelement mit Testsignal-Hochmischen auf dem Bauelement
DE2462440C3 (de) Aktive Empfangsantenne

Legal Events

Date Code Title Description
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 200780023964.6

Country of ref document: CN

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 07726079

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2007726079

Country of ref document: EP

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2009516944

Country of ref document: JP

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 12307075

Country of ref document: US

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2658101

Country of ref document: CA

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: RU